褐藻酸钠黏度影响因素分析

摘要：将褐藻酸钠、硫酸钠与六偏磷酸钠按照一定比例配制成褐藻酸钠溶液样品，模拟工业印染用褐藻酸钠溶液样品。通过测定褐藻酸钠溶液样品的黏度，系统地研究放置时间、温度、硫酸钠浓度与六偏磷酸钠浓度对褐藻酸钠溶液样品黏度的影响。褐藻酸钠溶液样品的黏度随着放置时间、温度、硫酸钠浓度与六偏磷酸钠浓度的增加而降低。褐藻酸钠溶液样品配制2 h内，其黏度会明显地下降。温度由25 ℃升至40 ℃的过程中，溶液的黏度下降较快；温度升至40 ℃以后，黏度的变化趋于平缓。

关键词：褐藻酸钠；硫酸钠；六偏磷酸钠；温度；黏度

中图分类号：O636 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）12-2897-03

Study on the Influencing Factor of Viscosity of Sodium Alginate

JIA Fu-qiang1，2，YU Yue-qin2，MIAO Jun-kui1，XU Yang1，YAN Shao-peng2，JIANG Peng2，LENG Kai-liang1

（1.Yellow Sea Fisheries Research Institute， Chinese Academy of Fishery Sciences， Qingdao 266071，Shandong；

2.College of Chemistry and Molecular Engineering， Qingdao University of Science and Technology，Qingdao 266042，Shandong）

Abstract： Sodium alginate， sodium sulfate and sodium hexametaphosphate were used to prepare sodium alginate sample in accordance with a certain percentage to simulate the sodium alginate sample applied in industrial printing and dyeing process. The effects of storage time， temperature and concentration of sodium sulfate and sodium hexametaphosphate on the viscosity of sample were systematically studied by determining the viscosity of aqueous solution of sodium alginate samples. The viscosity of sodium alginate samples in aqueous solution reduce with the increased of storage time， temperature and concentration of sodium sulfate and sodium hexametaphosphate. 2 h after been prepared， the viscosity of sodium alginate sample solutions declined significantly. The viscosity of solution dropped quickly when the temperature rose from 25 ℃ to 40 ℃， but change smoothly when temperature was higher than 40 ℃.

Key words： sodium alginate； sodium sulfate； sodium hexametaphosphate； temperature； viscosity

褐藻酸钠是由β-D-甘露糖醛酸（M）与α-L-古罗糖醛酸（G）线形无规律排列的天然多糖[1-4]。褐藻酸钠溶液具有高黏度性，现在已广泛应用于食品、印染、医药、日用化工等行业[5-8]。在印染方面，褐藻酸钠主要用于活性染料印花，它除了有较高的给色量外，由于-COOH基团有强水化能力，其制成的原糊具有良好的渗透性、抱水性、易洗性，印花后花型轮廓清晰、不易渗化，是传统印花机所用的最理想糊料[9]。本研究以市售工业级的高黏度和中黏度的褐藻酸钠作对比，研究了放置时间、温度、硫酸钠浓度与六偏磷酸钠浓度对褐藻酸钠溶液样品黏度的影响，以期为褐藻酸钠作为印染糊料在生产实践中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 仪器 BSA 124S-CW型电子天平购自赛多利斯科学仪器（北京）有限公司，JJ-1型精密增力电动搅拌器购自常州国华电器有限公司，LVDV-Ⅱ+Pro型黏度测定仪购自美国Brookfield公司，HH-2型数显恒温水浴锅购自国华电器有限公司。

1.1.2 原料与试剂 褐藻酸钠购自青岛明月海藻集团有限公司，硫酸钠（分析纯，纯度96%）购自烟台三和化学试剂有限公司，六偏磷酸钠（分析纯，纯度65.0%～70.0%）购自上海埃彼化学试剂有限公司。

1.2 方法

将硫酸钠、六偏磷酸钠溶于500 mL去离子水配成不同浓度的溶液，加入一定量的褐藻酸钠，使无机盐和褐藻酸钠的总浓度为10 g/L，搅拌溶液至透明，一共配制有14种样品（表1）。将配制好的褐藻酸钠水溶液置于恒温水浴中，在25、30、35、40及45 ℃，24 h内每隔一定时间用LVDV-Ⅱ+Pro型黏度测定仪在同一剪切速率下测定其黏度变化。

2 结果与分析

2.1 不同褐藻酸钠溶液的黏度随放置时间的变化

图1为在25 ℃下含不同浓度硫酸钠、六偏磷酸钠的褐藻酸钠溶液样品的黏度随放置时间的变化趋势，图1中居上的7条曲线表示，当硫酸钠浓度、六偏磷酸钠浓度较低时，褐藻酸钠样品的黏度随着放置时间的增加呈现逐渐下降的趋势；居下的7条曲线表示，当硫酸钠浓度、六偏磷酸钠浓度较高时，褐藻酸钠样品的黏度随着放置时间的增加没有明显的变化。当硫酸钠浓度、六偏磷酸钠浓度较低时，溶液中的离子强度较小，不足以掩蔽静电斥力，褐藻酸钠样品黏度的下降主要是由于褐藻酸钠的降解。随着加入硫酸钠浓度、六偏磷酸钠浓度的增加，褐藻酸钠的浓度越来越小。因此，以下试验均采用随着放置时间增加黏度呈现下降趋势的褐藻酸钠样品，即硫酸钠浓度、六偏磷酸钠浓度较低的样品。

2.2 温度对褐藻酸钠溶液样品黏度的影响

样品在不同温度下水浴2 h后的黏度变化如图2所示。由图2可知，温度与褐藻酸钠溶液样品的黏度呈负相关。温度由25 ℃升至40 ℃的过程中，样品的黏度下降较快；温度升至40 ℃后，黏度的变化趋于平缓。一方面，随着温度的升高，褐藻酸钠溶液样品的黏度不断地降低。这是由于温度的升高使溶液中褐藻酸钠分子的热运动加剧，分子间相互作用力减弱，因此溶液的流动阻力下降，导致了黏度的下降。另一方面，不同交联形式形成的分子簇热稳定性不同，温度较低时，体系内部高分子链段热运动不剧烈，高分子线团在溶液中具有相对的热稳定性，分子内交联就有一定的可能性，形成分子内交联的离子还可以与相邻分子链官能基团发生长距离的相互作用[10，11]，即弱相互作用，温度升高时，这种相互作用受到破坏，导致体系的黏度迅速下降。

2.3 放置时间对褐藻酸钠溶液样品黏度的影响

在30 ℃下，样品在24 h内黏度的变化如图3所示。褐藻酸钠是一种含聚甘露糖醛酸链段结构的天然高聚物。它无论在水溶液中还是在含一定量水分的产品中，都会发生不同程度的降解，其平均分子质量也会下降，分子质量分布范围也会不断变化。由图3可知，褐藻酸钠溶液样品配制完成后放置2 h黏度下降较快；放置2 h后黏度下降不明显。褐藻酸钠溶液样品的黏度随着放置时间的延长而下降，说明褐藻酸钠不断降解，其分子质量有明显的下降趋势。

2.4 硫酸钠浓度与六偏磷酸钠浓度对褐藻酸钠溶液样品黏度的影响

将硫酸钠和六偏磷酸钠分别配制成不同浓度的溶液，加入一定量的褐藻酸钠，使硫酸钠、六偏磷酸钠和褐藻酸钠的总浓度为10 g/L，搅拌溶液至透明。在30 ℃下，样品黏度的变化如图4和图5所示。由图4和图5可知，随着硫酸钠浓度与六偏磷酸钠浓度的增加，褐藻酸钠溶液样品的黏度下降，并且最后趋于平缓。主要是由于存在于聚合物不同链段分子内的静电排斥力被屏蔽，导致静电网络破裂。

3 结论

印花糊料的流变性是决定印花效果的重要因素，因此研究褐藻酸钠原糊的流变性可为活性染料印花提供理论依据，可用于指导印花实践、提高印花质量。本研究通过模拟工业印染用褐藻酸钠溶液样品，研究了不同条件下褐藻酸钠溶液样品黏度的变化规律，得出如下结论：褐藻酸钠溶液样品的黏度随着放置时间、温度、硫酸钠浓度与六偏磷酸钠浓度的升高而降低；制备褐藻酸钠原糊时温度不宜过高，否则会使黏度下降；新配制的褐藻酸钠原糊在放置开始的2 h内黏度急剧下降，随着放置时间的继续增加黏度下降趋缓，但放置时间不宜过长。

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